CN115236833B - 一种全画幅中长焦大倍率变形镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全画幅中长焦大倍率变形镜头，包括自物方至像方依次设置的柱面透镜组和球面透镜组；所述柱面透镜组包括自物方至像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜；所述球面透镜组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第六透镜...第N透镜，N为大于或等于15的自然数；变形镜头的柱面透镜组和球面透镜组通过采用全新的镜片组合以及合理分配光焦度，使镜头光学结构更加紧凑小巧，且成本更低，并利用柱面透镜组的光学特性，将水平进入的光线进行“压缩”，而垂直方向进入的光线保持不变，再经过后面成像组对光线进行综合矫正，从而将镜头水平拍摄的视场角增加，实现中长焦镜头的全画幅和大倍率。

Description

一种全画幅中长焦大倍率变形镜头

技术领域

本发明涉及光学镜头技术领域，特别涉及一种全画幅中长焦大倍率变形镜头。

背景技术

随着互联网技术的飞速发展，拍照和视频成为普通消费者生活必不可少的一部分。近几年随着5G等技术推动，Vlog等视频分享越来越多，使用手机、相机等工具拍摄短片、微电影人群越来越多。

然而目前市面上手机、平板电脑、相机等设备常规拍摄比例为16:9，而具有电影感的宽荧屏视频的比例为2.4:1。同时好的微电影或视频拍摄需要不同焦段镜头互相配合，特别是对人物进行特写需要中长焦变形镜头。

对此，一些专业变形电影镜头品牌通常面向专业级别的客户，不仅价格昂贵，还因其体积、重量原因无法随时携带。

价格昂贵、质量较大的专业变形镜头不适合普通用户使用。因此如何将视频拍摄中非常重要的全画幅中长焦大倍率变形镜头体积做小、重量做轻是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种全画幅中长焦大倍率变形镜头，可解决传统镜头的体积大、价格高等问题。

根据本发明实施例的一种全画幅中长焦大倍率变形镜头，包括自物方至像方依次设置的柱面透镜组和球面透镜组；所述柱面透镜组包括自物方至像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜；其中，所述第一透镜、第二透镜、第四透镜为负光焦度柱面透镜，所述第三透镜和第五透镜为正光焦度柱面透镜；所述球面透镜组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第六透镜...、第N透镜，N为大于或等于15的自然数；

构成所述柱面透镜组的透镜以及构成所述球面透镜组的透镜的光焦度分配满足如下关系：

70mm<f(1-N)Y<80mm；

44mm<f(1-N)X<48mm；

1.55<f(1-N)Y/f(1-N)X<1.65；

0.70<(f6-8)X/(f9-15)X<0.85；

0.55<f(1-3)X/f(4-5)Y<0.70；

-10.0<f(4-5)Y/f(11-13)Y<-7.0；

其中，所述第一透镜的曲率方向为X方向，Y为垂直X的方向，f(1-N)Y表示该第一透镜至第N透镜沿Y方向的综合光学焦距，f(1-N)X表示该第一透镜至第N透镜沿X方向的综合光学焦距。

根据本发明第一方面实施例的全画幅中长焦大倍率变形镜头，至少具有如下有益效果：变形镜头的柱面透镜组和球面透镜组通过采用全新的镜片组合以及合理分配光焦度，使镜头光学结构更加紧凑小巧，且成本更低，并利用柱面透镜组的光学特性，将水平进入的光线进行“压缩”，而垂直方向进入的光线保持不变，再经过后面成像组对光线进行综合矫正，从而将镜头水平拍摄的视场角增加，使实际拍摄的画面宽度变大，实现中长焦镜头的全画幅和大倍率。

根据本发明的一些实施例，所述第二透镜、第三透镜为胶合柱面透镜。

根据本发明的一些实施例，所述球面透镜组包括沿光路指向像方的方向依次设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜，所述第六透镜、第七透镜、第十透镜、第十二透镜、第十三透镜皆为正光焦度的球面透镜；所述第八透镜、第九透镜、第十一透镜、第十四透镜、第十五透镜皆为负光焦度的球面透镜。

根据本发明的一些实施例，所述第九透镜和第十透镜为胶合球面透镜。

根据本发明的一些实施例，所述第二透镜与第三透镜组成第一对焦组，所述第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜组成第二对焦组，第一对焦组与第二对焦组为内部联动的浮动内对焦结构。

根据本发明的一些实施例，所述全画幅中长焦大倍率变形镜头的前端设置有口径为82mm的滤镜。

根据本发明的一些实施例，所述全画幅中长焦大倍率变形镜头的Y方向焦距为75mm。

根据本发明的一些实施例，所述全画幅中长焦大倍率变形镜头的变倍比为 1.6X。

根据本发明的一些实施例，所述全画幅中长焦大倍率变形镜头的质量小于1100g。

根据本发明的一些实施例，所述柱面透镜组和球面透镜组皆采用光学玻璃镜片。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的第一种实施例中，物像距在无限远X方向光学结构图；

图2为本发明的第一种实施例中，物像距在0.85m X方向光学结构图；

图3为本发明的第一种实施例中，物像距在无限远Y方向光学结构图；

图4为本发明的第一种实施例中，物像距在0.85m Y方向光学结构图；

图5为本发明的第一种实施例中，物像距在无限远光学MTF图；

图6为本发明的第一种实施例中，物像距在0.85m光学MTF图；

图7为本发明的第一种实施例中，物像距在无限远光学场曲、畸变图；

图8为本发明的第一种实施例中，物像距在0.85m光学场曲、畸变图。

附图标记：

柱面透镜组100、第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第四透镜 104、第五透镜105、

球面透镜组200、第六透镜106、第七透镜107、第八透镜108、第九透镜 109、第十透镜110、第十一透镜111、第十二透镜112、第十三透镜113、第十四透镜114、第十五透镜115、

第一对焦组300、

第二对焦组400。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参考图1至图4所示，为本技术方案的一种全画幅中长焦大倍率变形镜头，包括自物方至像方依次设置的柱面透镜组100和球面透镜组200，基于柱面透镜组100的光学特性，能够将水平进入的光线进行“压缩”，而垂直方向进入的光线保持不变，再经过后面球面透镜组200对光线进行综合矫正，从而将镜头水平拍摄的视场角增加，使实际拍摄的画面宽度变大，柱面镜片和球面镜片一体化进行像差矫正设计，从在保证镜头具有良好的工艺调整性。

具体的，柱面透镜组100包括自物方至像方依次设置的第一透镜101、第二透镜102、第三透镜103、第四透镜104、第五透镜105；其中，第一透镜101、第二透镜102、第四透镜104为负光焦度柱面透镜，第三透镜103和第五透镜105 为正光焦度柱面透镜；

球面透镜组200包括沿光路指向像方的方向依次设置的第六透镜106、第七透镜107、第八透镜108、第九透镜109、第十透镜110、第十一透镜111、第十二透镜112、第十三透镜113、第十四透镜114、第十五透镜115，第六透镜106、第七透镜107、第十透镜110、第十二透镜112、第十三透镜113皆为正光焦度的球面透镜；第八透镜108、第九透镜109、第十一透镜111、第十四透镜114、第十五透镜115皆为负光焦度的球面透镜，需要说明的是，本实施例的全画幅中长焦大倍率变形镜头不局限于15枚透镜，可以是在本方案基础上进一步延伸，比如大于或等于15，亦在本方案的保护符范围之内；

对于各个透镜的实际参数的具体数值，不做具体限制，本实施例中，各透镜或透镜组的光焦度均满足下列数学关系：

70mm<f(1-15)Y<80mm；

44mm<f(1-15)X<48mm；

1.55<f(1-15)Y/f(1-15)X<1.65；

0.70<(f6-8)X/(f9-15)X<0.85；

0.55<f(1-3)X/f(4-5)Y<0.70；

-10.0<f(4-5)Y/f(11-13)Y<-7.0；

其中，第一透镜101的曲率方向为X方向，Y为垂直X的方向，f(1-15)Y 表示该第一透镜101至第十五透镜115沿Y方向的综合光学焦距，f(1-15)X表示该第一透镜101至第十五透镜115沿X方向的综合光学焦距，其余同理。

本实施例的变形镜头的柱面透镜组和球面透镜组通过采用全新的镜片组合以及合理分配光焦度，使镜头光学结构更加紧凑小巧，且成本更低，并利用柱面透镜组的光学特性，将水平进入的光线进行“压缩”，而垂直方向进入的光线保持不变，再经过后面成像组对光线进行综合矫正，从而将镜头水平拍摄的视场角增加，使实际拍摄的画面宽度变大，实现中长焦镜头的全画幅和大倍率。

在本发明的一些实施例中，第二透镜102、第三透镜103为胶合柱面透镜，第九透镜109和第十透镜110为胶合球面透镜。上述两组胶合结构结合的方式为粘合。作为可替换的实施方式，基于本发明的构思，为了与本申请进行区别，而对上述结合方式进行改变后，如贴合、一体成型等结合方式，再对结合后的透镜形状进行适应性变更的，也应纳入本申请的保护范围中。对单个镜片或连续两个同符号光焦度镜片，可将单个镜片拆为两个或多个镜片、可将连续两个同符号镜片合并为一个镜片，诸如此类对该专利的光学结构进行的简单变换，如变换后的镜片或镜片组光焦度分配在该专利数学关系表达式范围内。在本实施例的基础上，为了与本申请进行区别而对透镜数量、组合方式进行的更改替换，在不脱离本申请的主旨思想的前提下，均属于本申请的保护范围。

为解决变形镜头的对焦技术难点，图1至图4所示，在本发明的一些实施例中，第二透镜102与第三透镜103组成第一对焦组300，第十一透镜111、第十二透镜112和第十三透镜113组成第二对焦组400，第一对焦组300与第二对焦组400为内部联动的浮动内对焦结构，调节时镜头的整体长度保持不变，使用两组浮动内对焦技术实现物像距从0.85m到无限远对焦，参见图5至图6所示，从图中曲线可以看出，中心接近衍射极限，且各视场MTF均大于0.2，完全能达实现高清画质；参见图5至图6所示，畸变量很小，保证成像画面出现尽量小的形变量。

此外，在本发明的一些实施例中，全画幅中长焦大倍率变形镜头的前端设置有口径为82mm的滤镜，可以滤除杂散光，提高成像质量。

在本发明的一些实施例中，全画幅中长焦大倍率变形镜头的Y方向焦距为 75mm，变倍比为1.6X，质量小于1100g。

下表1列出符合上述数学关系的本实施例的各个透镜实际参数：

表1

此外，在本发明的一些实施例中，柱面透镜组100和球面透镜组200皆采用光学玻璃镜片，相比塑料镜片，光学玻璃镜片的温度适用范围广，结构形式简单，大大降低了加工难度，易于保存，降低了镜头生产成本。

本发明提供的变形镜头，采用一体化设计，实现镜头体积小的同时获得高解析度、低呼吸、低畸变、全画幅、高倍率等优秀的超性价比光学性能，可根据实际使用需求设计兼容匹配市面上各品牌相机的卡口，以实现个性化定制和配合通用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种全画幅中长焦大倍率变形镜头，其特征在于：由自物方至像方依次设置的柱面透镜组(100)和球面透镜组(200)组成；

所述柱面透镜组(100)由自物方至像方依次设置的第一透镜(101)、第二透镜(102)、第三透镜(103)、第四透镜(104)、第五透镜(105)组成；其中，所述第一透镜(101)、第二透镜(102)、第四透镜(104)为负光焦度柱面透镜，所述第三透镜(103)和第五透镜(105)为正光焦度柱面透镜；

所述球面透镜组(200)由沿光路指向像方的方向依次设置的第六透镜(106)、第七透镜(107)、第八透镜(108)、第九透镜(109)、第十透镜(110)、第十一透镜(111)、第十二透镜(112)、第十三透镜(113)、第十四透镜(114)、第十五透镜(115)组成，所述第六透镜(106)、第七透镜(107)、第十透镜(110)、第十二透镜(112)、第十三透镜(113)皆为正光焦度的球面透镜；所述第八透镜(108)、第九透镜(109)、第十一透镜(111)、第十四透镜(114)、第十五透镜(115)皆为负光焦度的球面透镜；

构成所述柱面透镜组(100)的透镜以及构成所述球面透镜组(200)的透镜的光焦度分配满足如下关系：

70mm<f(1-N)Y<80mm；

44mm<f(1-N)X<48mm；

1.55<f(1-N)Y/f(1-N)X<1.65；

0.70<(f6-8)X/(f9-15)X<0.85；

0.55<f(1-3)X/f(4-5)Y<0.70；

-10.0<f(4-5)Y/f(11-13)Y<-7.0；

其中，N为大于2且小于等于15的自然数，所述第一透镜(101)的曲率方向为X方向，Y为垂直X的方向，f(1-N)Y表示该第一透镜(101)至第N透镜沿Y方向的综合光学焦距，f(1-N)X表示该第一透镜(101)至第N透镜沿X方向的综合光学焦距。

2.根据权利要求1所述的全画幅中长焦大倍率变形镜头，其特征在于：所述第二透镜(102)、第三透镜(103)为胶合柱面透镜。

3.根据权利要求1所述的全画幅中长焦大倍率变形镜头，其特征在于：所述第九透镜(109)和第十透镜(110)为胶合球面透镜。

4.根据权利要求1所述的全画幅中长焦大倍率变形镜头，其特征在于：所述第二透镜(102)与第三透镜(103)组成第一对焦组(300)，所述第十一透镜(111)、第十二透镜(112)和第十三透镜(113)组成第二对焦组(400)，第一对焦组(300)与第二对焦组(400)为内部联动的浮动内对焦结构。

5.根据权利要求1所述的全画幅中长焦大倍率变形镜头，其特征在于：所述全画幅中长焦大倍率变形镜头的前端设置有口径为82mm的滤镜。

6.根据权利要求1所述的全画幅中长焦大倍率变形镜头，其特征在于：所述全画幅中长焦大倍率变形镜头的Y方向焦距为75mm。

7.根据权利要求1所述的全画幅中长焦大倍率变形镜头，其特征在于：所述全画幅中长焦大倍率变形镜头的变倍比为1.6X。

8.根据权利要求1所述的全画幅中长焦大倍率变形镜头，其特征在于：所述全画幅中长焦大倍率变形镜头的质量小于1100g。

9.根据权利要求1所述的全画幅中长焦大倍率变形镜头，其特征在于：所述柱面透镜组(100)和球面透镜组(200)皆采用光学玻璃镜片。